CN107722991A - 一种土壤重金属铬污染修复材料及制法和应用 - Google Patents

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Abstract

一种土壤重金属铬污染修复材料，其组成和重量百分比如下：10％‑30％稳定固化粘合剂、30％‑50％复合式吸附剂、余量为水。本发明还也公开了上述修复材料的制备方法。本发明的修复材料能够吸附土壤中Cr的材料，且有助于材料的回收，实现高效的修复，具备多次循环利用，降低修复成本。

Description

一种土壤重金属铬污染修复材料及制法和应用
技术领域
本发明属于土壤污染修复技术范畴，具体涉及一种土壤重金属铬污染修复材料。
本发明还涉及制备上述土壤重金属铬污染修复材料的方法。
本发明还涉及利用上述修复材料将重金属铬从土壤中去除的方法。
技术背景
目前，我国土壤重金属污染问题十分突出，特别是大量的铬(Cr)污染场地，严重危害人体健康。铬在环境中一般是两种价态，分别是三价铬和六价铬。环境中六价铬的毒性和迁移性都强于三价铬，对于铬的修复一般将毒性大的六价铬转化为三价铬，实现迁移性和毒性的降低。但通过此种方式实现的土壤铬修复在一定的条件下，易被重新氧化变回六价铬，故在实际环境中对铬的修复存在不确定性。事实上，铬在环境中属于无机形态，无法通过最终矿化实现总量的降低。目前能够有效的进行场地受污染的重金属总量较少的方法，主要有淋洗技术、客土法、植物修复技术。
土壤淋洗技术主要是可通过表面活性剂和水等材料对受污染的土壤进行淋洗，脱附吸附在土壤颗粒表面上的铬，但其修复过程中存在工程量大，脱附效果不好以及后续的淋洗液处理等问题。
客土法在一定程度上仅是将场地中重金属浓度降低了，但未将其总量减少，同时此种方法会增加受污染的土壤总量。
植物修复技术是目前提倡的一种技术方式，其主要用于农业用地，其修复周期长、植物筛选难以及后续植物处置等问题。
因此，如何有效实现土壤中铬的去除将成为受污染土壤修复的重点工作之一。
目前，对于重金属修复主要目的是总量的降低以及避免二次污染，而修复材料的选择与研发是土壤重金属污染修复的重要一环，合适的修复材料将能够有效的去除重金属污染，同时也能有效回收及循环利用。事实上，土壤中的修复材料在一旦使用后，将还能回收利用。特别是针对重金属的吸附材料，一般不适合在土壤环境介质中应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种土壤重金属铬污染修复材料。
本发明的又一目的是提供一种制备上述土壤重金属铬污染修复材料的方法。
为实现上述目的，本发明提供的土壤重金属铬污染修复材料，其组成和重量百分比如下：10％-30％稳定固化粘合剂、30％-50％复合式吸附剂、余量为水。
所述的土壤重金属铬污染修复材料中，土壤重金属铬污染修复材料的粒径为0.3mm-1mm，孔隙度为30％-38％。
所述的土壤重金属铬污染修复材料中，稳定固化粘合剂为质量比1:0.1-0.3:0.6-1.2的水泥、细沙和海藻酸钠的混合物。
所述的土壤重金属铬污染修复材料中，复合式吸附剂为质量比0.8-1:1-1.4:0.5-0.7:0.8-1的四氧化三铁、凹凸棒土、海泡石和磷酸铁的混合物；其中：四氧化三铁颗粒的粒径为0.05mm-0.5mm，凹凸棒土比重为2.05-2.32，凹凸棒土的粒径为0.1mm-0.5mm。
本发明提供的制备上述土壤重金属铬污染修复材料的方法：
1)水泥、细沙、海藻酸钠按质量比1:0.1-0.3:0.6-1.2在干燥环境下混匀，制成稳定固化粘合剂；
2)四氧化三铁、凹凸棒土、海泡石、磷酸铁按质量比0.8-1:1-1.4:0.5-0.7:0.8-1进行研磨，制成复合式吸附剂；
3)按10％-30％稳定固化粘合剂、30％-40％复合式吸附剂、余量为水进行造粒，自然晾干，即得到土壤重金属铬污染修复材料。
所述的方法中，步骤2的复合式吸附剂是在球磨机中研磨，球磨机转速为400r·min-1，每隔60min正反交替运行，球磨时间15-20h。
所述的方法中，步骤3的造粒是通过造粒机进行造粒。
本发明的土壤重金属铬污染修复材料从土壤中去除重金属铬的方法：
将重污染铬场地的土壤挖出并与土壤重金属铬污染修复材料混合均匀，在复合式吸附剂的吸附下将土壤颗粒的铬脱附去除，搅拌混合的土壤置于倾斜的磁吸附板上，将土壤重金属铬污染修复材料吸附在磁吸附板上回收；或
将土壤重金属铬污染修复材料投加进低污染的农田中，漫灌蓄水，并采用翻耕机进行不断翻耕，最后在翻耕机上安装磁吸附板吸附土壤中的材料，实现重金属的去除。
本发明具有的优点：
(1)本发明的修复材料通过凹凸棒土包裹颗粒四氧化三铁方式，实现凹凸棒土高效吸附铬后，再通过磁性四氧化三铁的吸收，达到凹凸棒土与土壤颗粒的分离，避免传统的土壤淋洗的后续废水的处置；
(2)本发明的修复材料可通过对吸附的铬脱附，实现多次循环利用，降低修复成本；
(3)本发明的修复材料主要成分是天然矿物合成制备，在实际修复过程中，不会对土壤产生二次污染。
具体实施方式
本发明提供的土壤重金属铬污染修复材料其组成和重量百分比含量如下：
10％-30％稳定固化粘合剂、30％-50％复合式吸附剂、余量为水,粒径为0.3mm-1mm，孔隙度为30％-38％。
其制备方法是：
1)将水泥、细沙、海藻酸钠质量比为1:0.1-0.3:0.6-1.2在干燥环境下混匀制成稳定固化粘合剂；
2)四氧化三铁、凹凸棒土、海泡石、磷酸铁按质量比0.8-1:1-1.4:0.5-0.7:0.8-1放入到行星式球磨机内研磨，球磨机转速为400r·min-1，每隔60min正反交替运行，球磨时间15-20h，制成复合式吸附剂；
3)按重量百分比10％-30％稳定固化粘合剂、30％-40％复合式吸附剂、余量为水通过造粒机进行造粒，颗粒状的微球自然晾干，即得到所需材料。
采用本发明的土壤重金属铬污染修复材料从土壤中去除重金属铬的方法可以根据土壤受污染程度采用以下不同方法：
1)针对含量高于《土壤环境质量标准》中标准值5倍的重污染铬场地，将受污染的土壤开挖并与制备的土壤重金属铬污染修复材料混合，并在搅拌机内进行均匀搅拌充分混匀，在复合式吸附剂的吸附下将土壤颗粒的铬脱附去除。搅拌混合的土壤至于倾斜的磁吸附板上，将土壤重金属铬污染修复材料吸附在磁吸附板上回收再次利用。
2)针对含量低于《土壤环境质量标准》中标准值5倍的低污染农田，将制备好的土壤重金属铬污染修复材料投加进受污染的农田中，漫灌蓄水，并采用翻耕机进行不断翻耕，最后在翻耕机上安装磁吸附板，吸附土壤中的材料，实现重金属的去除。
本发明提出了利用稳定固化粘合剂、复合式吸附剂和水的复合作用，实现修复土壤中铬的高效、稳定及具有较好的野外适用性的功能，有助于增加高效吸附铬，同时通过凹凸棒土包裹四氧化三铁，在与稳定固化粘合剂结合造粒，实现所制备的材料与土壤的高效分离，达到去除土壤中铬的目的，另外也可实现修复材料的环保和成本低的特点。
实施例：
将水泥、细沙和海藻酸钠按照质量比0.8:0.1-0.2:0.6-1.2混匀配制成稳定固化粘合剂，留待后用。称取四氧化三铁100g，凹凸棒土140g，海泡石50g，磷酸铁80g，加入行星式球磨机，按照转速为400r·min-1进行球磨，每隔60min正反交替运行，球磨时间15-20h，制备成复合吸附剂待用。
取150g稳定固化粘合剂和290g复合吸附剂充分均匀混合，喷洒定量水，使混合物成润湿状，将混合物投入挤出滚圆造粒机进行造粒，并设定挤出速度为100r/min，自然通风条件下放置晾干，即得到所需材料。测定其材料的粒径在1.0mm的颗粒占85％，孔隙度是30％-38％。
采集来自青海某铬污染场地污染土，土壤中铬含量在1785mg/kg，取土1kg，投加100mg的研制的材料，通过机械搅拌3h，进行磁吸附回收材料，最终检测总铬浓度500mg/L，去除率达到72％。

Claims (8)

1.一种土壤重金属铬污染修复材料，其组成和重量百分比如下：10％-30％稳定固化粘合剂、30％-50％复合式吸附剂、余量为水。
2.根据权利要求1所述的土壤重金属铬污染修复材料，其中，土壤重金属铬污染修复材料的粒径为0.3mm-1mm，孔隙度为30％-38％。
3.根据权利要求1所述的土壤重金属铬污染修复材料，其中，稳定固化粘合剂为质量比1:0.1-0.3:0.6-1.2的水泥、细沙和海藻酸钠的混合物。
4.根据权利要求1所述的土壤重金属铬污染修复材料，其中，复合式吸附剂为质量比0.8-1:1-1.4:0.5-0.7:0.8-1的四氧化三铁、凹凸棒土、海泡石和磷酸铁的混合物；其中：
四氧化三铁颗粒的粒径为0.05mm-0.5mm，凹凸棒土比重为2.05-2.32，凹凸棒土的粒径为0.1mm-0.5mm。
5.制备权利要求1所述土壤重金属铬污染修复材料的方法：
1)水泥、细沙、海藻酸钠按质量比1:0.1-0.3:0.6-1.2在干燥环境下混匀，制成稳定固化粘合剂；
2)四氧化三铁、凹凸棒土、海泡石、磷酸铁按质量比0.8-1:1-1.4:0.5-0.7:0.8-1进行研磨，制成复合式吸附剂；
3)按10％-30％稳定固化粘合剂、30％-40％复合式吸附剂、余量为水进行造粒，自然晾干，即得到土壤重金属铬污染修复材料。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤2的复合式吸附剂是在行星式球磨机中研磨，球磨机转速为400r·min-1，每隔60min正反交替运行，球磨时间15-20h。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤3的造粒是通过造粒机进行造粒。
8.权利要求1所述土壤重金属铬污染修复材料从土壤中去除重金属铬的方法：
将重污染铬场地的土壤挖出并与土壤重金属铬污染修复材料混合均匀，在复合式吸附剂的吸附下将土壤颗粒的Cr脱附去除，搅拌混合的土壤置于倾斜的磁吸附板上，将土壤重金属铬污染修复材料吸附在磁吸附板上回收；或
将土壤重金属铬污染修复材料投加进低污染的农田中，漫灌蓄水，并采用翻耕机进行不断翻耕，最后在翻耕机上安装磁吸附板吸附土壤中的材料，实现重金属的去除。
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